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平焰燃燒器:火焰呈扁平形狀的燃燒器。圖2為雙旋平焰燃燒器。空氣和燃氣分別經旋流器流出,兩者以旋流狀態強烈混合后進入喇叭形火道燃燒。由于氣流的離心力和附壁效應,火道出口處形成扁平火焰。這種燃燒器溫度均勻,升溫較快,可節約燃氣,但加工安裝的技術要求較高。
聯合式燃燒器:可交替或同時使用兩種燃料的燃燒器。有燃氣-油聯合燃燒器和燃氣-煤粉聯合燃燒器。采用聯合式燃燒器可提高爐膛輻射熱量和爐膛溫度。
除以上幾種燃燒器外,為了節約能源,減少污染和降低噪聲,工業上還發展了一些新型燃燒器,如浸沒式燃燒器、高速燃燒器、低氧化氮燃燒器和脈沖燃燒器等。
熱煤氣燃燒器是以熱煤氣為熱源的加熱設施(如鍋爐、工業爐等),用來實現熱煤氣燃 燒 過程的專用裝置。主要作用是按一定比例和一定混合條件將熱煤氣和助燃空氣引入加熱設施 內燃燒或在燒嘴內燃燒,并滿足加熱過程對火焰的方向、外形、剛性和鋪展性的要求。開發 的熱煤氣燃燒器包括燃燒器本體及點火機構2部分。
非恒溫加熱設施(如鍋爐),由于熱負荷波動幅度大,燃燒器實現強制比例配風燃燒較 困難,因此,本體結構通常為自擴散式(或稱自由式),即熱煤氣不與助燃空氣提前混合( 或只有在熱強度要求較高時進行部分混合),而是噴入爐內后,與爐膛內空氣邊混合邊燃燒 。
自擴散式燃燒器的優點是不易回火,調節比大,結構簡單,燃燒負荷高,性能好;缺 點是空氣過剩系數大(通常為1.1~1.25),火焰強度低。恒溫加熱設施(如大部分密閉式 工業窯爐),由于爐膛內蓄熱溫度高,燃燒熱負荷波動幅度小,煤氣消耗量相對穩定,因此 ,燃燒器一般選擇預混比例式燃燒方法,即煤氣和助燃空氣在燃燒器內或噴口處已完成比例 預混,然后噴入爐內燃燒。預混燃燒器的優點是空氣過剩系數小(通常為1.03~1.05),火 焰強度高;缺點是易回火,調節比小。
燃燒狀態監控:燃燒狀態必須予以動態監控,一旦火焰探測器感測到熄火號,必須在極短時間內反饋到燃燒機,燃燒機隨即進人保護狀態,同時切斷燃氣供給。火焰探測器要能正常感測火焰號,既不要敏感,也不要遲鈍。因為敏感,燃燒狀態如有波動易產生誤動作而遲鈍,反饋火焰號滯后,不利于運行。一般要求從熄火到火焰探測器發出熄火號的響應時間不超過0.2秒。
點不著火的保護:燃燒機點火時,通入燃氣,燃氣著火燃燒。點火動作要求發生在燃氣通入前,先形成點火溫度場,便于著火燃燒。如果點不著火,火焰探測器感測不到火焰號,燃燒機進入保護狀態。從點火到進入保護狀態的時間要適當,既不能過短也不能過長。若過短,來不及形成穩定火焰;過長,點不著火時造成大量燃氣時入爐膛。一般要求在通入燃氣2-3秒,燃燒機對火焰探測器感測的火焰號進行判斷,未著火則進入保護狀態,著火則維持燃燒。
熄火保護:燃燒機在燃燒過程中,若意外熄火,燃燒機進入保護狀態。由于爐膛是熾熱的.燃氣進入易發生爆燃,故須在極短時間內進入保護狀態,切斷燃氣供給。
從發生熄火到燃燒機進人保護狀態,該過程的響應時間要求不超過1秒。
燃氣壓力高低限保護:燃氣燃燒機穩定燃燒有一定范圍,只允許燃氣壓力在一定范圍內波動。限定燃氣高低壓的目的是確保火焰穩定性:不脫火、不熄火也不回火,同時限定燃燒機的輸出熱功率,保證設備經濟運行。當燃氣壓力超出此范圍,應鎖定燃燒機工作。燃燒機設計一般用氣體壓力開關感測壓力號,并輸出開關量號,用以控制燃燒機的相應工作。
空氣壓力不足保護:燃氣燃燒機設計熱強度大,其燃燒方式采用鼓風強制式。如果風機發生故障造成空氣中斷或空氣不足,立即切斷燃氣,否則會發生爐膛爆燃或向風機回火。因此在提高風機質量的同時,燃氣控制必須與空氣壓力連鎖,當空氣壓力不足時,應立即切斷燃氣供給。一般用氣體壓力開關感測空氣壓力號,并輸出開關量號,用以控制燃氣電磁閥的相應工作。
斷電保護:燃燒機在工作過程中突然斷電,必須立即切斷然氣供給,保護設備。燃氣控制電磁閥必須是常閉型的,一旦斷電,自動關閉切斷燃氣供給。電磁閥關閉響應時間≤5s。
鍋筒內部裝置包括汽水分離和蒸汽清洗裝置、給水分配管、排污和加藥設備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來的飽和蒸汽與水分離開來,并盡量減少蒸汽中攜帶的細小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件;中壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風分離器進行粗分離外,還用百頁窗、鋼絲網或均汽板等進行進一步分離。鍋筒上還裝有水位表、閥等監測和保護設施。
為了考核性能和改進設計,鍋爐常要經過熱平衡試驗。直接從有效利用能量來計算鍋爐熱效率的方法叫正平衡,從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房的實際效益時,不僅要看鍋爐熱效率,還要計及鍋爐輔機所消耗的能量。
單位質量或單位容積的燃料完全燃燒時,按化學反應計算出的空氣需求量稱為理論空氣量。為了使燃料在爐膛內有更多的機會與氧氣接觸而燃燒,實際送入爐內的空氣量總要大于理論空氣量。雖然多送入空氣可以減少不完全燃燒熱損失,但排煙熱損失會增大,還會加劇硫氧化物腐蝕和氮氧化物生成。因此應設法改進燃燒技術,爭取以盡量小的過量空氣系數使爐膛內燃燒完全。
鍋爐煙氣中所含粉塵(包括飛灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大氣的物質,未經凈化時其排放指標可達到環境保護規定指標的幾倍到數十倍。控制這些物質排放的措施有燃燒前處理、改進燃燒技術、除塵、脫硫和脫硝等。借助高煙囪只能降低煙囪附近地區大氣中污染物的濃度。
煙氣除塵所使用的作用力有重力、離心力、慣性力附著力以及聲波、靜電等。對粗顆粒一般采用重力沉降和慣性力的分離,在較高容量下常采用離心力分離除塵靜電除塵器和布袋過濾器具有較高的除塵效率。濕式和文氏—水膜除塵器中水滴水膜能粘附飛灰,除塵效率很高還能吸收氣態污染物。
二十世紀50年代以來,人們努力發展灰渣綜合利用,化害為利。如用灰渣制造水泥、磚和混凝土骨料等建筑材料。70年代起又從粉煤灰中提取空心珠,作為耐火保溫等材料。
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